2019-2020版高中化学人教版必修2教案第2章 第2节 化学能与电能 Word版含答案

第二节 化学能与电能
1.了解化学能与电能的转化关系。

2.初步了解原电池的工作原理。

(重点)
3.了解能源的分类和常见化学电源。

4.了解燃料电池的工作原理。

教材整理 能源和化学能转化为电能
1．能源的分类
其中电能是现代社会中应用最广泛、使用最方便、污染最小的二次能源。

2．火力发电——燃煤发电的能量转化过程 化学能――→燃烧热能――→蒸汽机械能――→发电机
电能
转化过程的关键是燃烧，燃烧一定是氧化还原反应(本质是电子的转移)。

3．原电池
(1)概念：把化学能转变为电能的装置。

(2)工作原理(以铜-锌-稀硫酸原电池为例)：
电子的流向：电子由负极经导线流向正极。

反应本质：原电池反应的本质是氧化还原反应。

[探究·升华]
[思考探究]
探究原电池反应的实验探究
升华1原电池的工作原理
升华2原电池原理的应用
(1)加快氧化还原反应的速率
原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中离子运动时相
互的干扰减小，使反应速率增大。

(2)比较金属活泼性强弱
一般原电池中，活泼金属作负极，发生氧化反应，不活泼金属作正极，发
生还原反应。

注意：在判断原电池正负极时，不要只根据金属活动性的相对强弱还要考虑
电解质溶液的特点。

①Mg—Al和稀盐酸构成的原电池中，Mg作负极，Al作正极；而若把稀盐酸
换为NaOH溶液，Al作负极，Mg作正极。

②)Al—Cu和NaOH溶液构成的原电池中，Al作负极；而若把NaOH溶液换
为浓硝酸，Cu作负极。

(3)设计原电池
①依据：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还
原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂(电解质溶液中的阳离子)在正极上
被还原。

②示例：Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4为例。

[题组·冲关]
题组1原电池的构成与工作原理
1．下列装置中，能构成原电池的是( )
B．只有乙
A．只有甲
D．除乙均可以
C．只有丙【解析】甲装置不能构成闭合回路，乙装置两极材料相同，丁装置酒精不是
电解质溶液，只有丙装置具备原电池的构成条件，故选C。

【答案】C 2．如图是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，记录如下
：
①Zn为正极，Cu为负极。

②H＋向负极移动。

③电子流动方向，从Zn经外电路流向Cu。

④Cu极上有H2产生。

⑤若有1 mol电子流过导线，则产生H2为0.5 mol
⑥正极的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋。

描述合理的是( )
B．③④⑤
A．①②③
D．②③④
C．④⑤⑥【解析】在该原电池中，Zn比Cu活泼，故Zn作负极，Cu作正极，电子由
Zn流出经导线流向Cu片，负极反应为Zn－2e－===Zn2＋，正极反应为2H＋＋2e－
===H2↑，故每转移1 mol电子时，产生H2 0.5 mol，在溶液中H＋向正极移动，
4向负极移动，故①②⑥错误，③④⑤正确。

SO2－
【答案】B
【题后归纳】原电池正、负极的判断
题组2原电池原理的应用3．有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：
【：30032038】A．a>b>c>d B．b>c>d>a
C．d>a>b>c D．a>b>d>c
【解析】装置一是原电池，a极质量减小，说明a极金属失电子形成离子，故a极金属比b极金属活泼；装置二没有形成原电池，可知b比c活泼，且c位于金属活动性顺序表中氢的后面；装置三形成原电池，易知d比c活泼；装置四中，电流从a极流向d极，则电子是从d极流向a极，知d比a活泼。

因此四种金属的活动性顺序为d>a>b>c。

【答案】C
4．某原电池总反应离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，不能实现该反应的原电池是( )
A．正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液为FeCl3溶液
B．正极为C，负极为Fe，电解质溶液为Fe(NO3)3溶液
C ．正极为Ag ，负极为Fe ，电解质溶液为Fe 2(SO 4)3溶液
D ．正极为Ag ，负极为Fe ，电解质溶液为CuSO 4溶液
【解析】由2Fe 3＋＋Fe===3Fe 2＋得出负极反应式为Fe －2e －===Fe 2＋，正极反应式为2Fe 3＋＋2e －===2Fe 2＋，可知负极材料为铁，正极材料为不比铁活泼的导体，电解质溶液中必须有Fe 3＋。

【答案】D
教材整理 化学电源简介
1．干电池
电池，放完电后不能再
一次性，它是一种锌锰电池最早使用的化学电池是使用。

(1)锌锰电池⎩⎨⎧
负极：锌筒
正极：石墨棒
电解质：NH4Cl
，并在构
KOH 换成湿的Cl 4NH (2)碱性锌锰电池：将锌锰干电池中的电解质造上作了改进。

2．充电电池
电池，它在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可
二次充电电池又称进行，使电池恢复到放电前的状态。

逆向以。

稀硫酸，电解质为Pb ，负极材料为2PbO (1)铅蓄电池：正极材料为。

KOH ，电解质为Cd ，负极材料为NiO(OH)(2)镍镉电池：正极材料为 锂
，是制造电池的理想物质。

极强是最轻的金属，活泼性Li (3)碱金属中的电池是新一代可充电的绿色电池。

离子
3．燃料电池
反应，将
氧化还原分别在两个电极上发生氧化剂与燃料(1)燃料电池是通过能的装置。

电能直接转化为化学。

与干电高、能量转化率高(2)燃料电池与火力发电相比，其燃料的利用率，而是由外设装备提
不是储存在电池内部池或者蓄电池的主要差别在于反应物等。

氧化剂和燃料供
(3)以30%的KOH 溶液为电解质溶液的氢氧燃料电池的电极反应如下：
负极：2H2＋4OH－－4e－===4H2O(氧化反应)；
正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－(还原反应)
总反应：2H2＋O2===2H2O
[题组·冲关]
题组常见化学电源的构成和基本原理分析
1．右图是生活中常用的锌锰干电池的示意图，下列
有关说法中不正确的是( )
A．电池内部含有电解质
B．锌是负极，碳棒是正极
C．电池用完后可埋入土壤
D．锌锰干电池是一次性电池
【解析】锌锰干电池是一次性电池，负极材料是Zn，正极材料是碳棒，电解
质是NH4Cl。

因为废电池中含有多种重金属和酸、碱等有害物质，随意丢弃对生态环境和公众健康危害很大，所以应该对废电池进行集中处理，不能埋入土壤。

【答案】C 2．燃料电池是目前电池研究的热点之一。

现有某课外小组自制的氢氧燃料电池，如图所示，a、b均为惰性电极。

下列叙述不正确的是( )
【：30032039】A．a极是负极，该电极上发生氧化反应
B．b极反应是O2＋4OH－－4e－===2H2O
C．总反应方程式为2H2＋O2===2H2O
D．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
【解析】A项，a极通H2为负极，电极反应为2H2＋4OH－－4e－===4H2O，发生氧化反应；B项，b极通O2为正极，电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，B项不正确；C项，正、负极电极反应式相加得总反应为2H2＋O2===2H2O；D 项，氢氧燃料电池的能量高，且产物为水，对环境无污染，故是具有应用前景的绿色电源。

【答案】B。